JP4111763B2

JP4111763B2 - 縦置きスクリュー式真空ポンプ

Info

Publication number: JP4111763B2
Application number: JP2002196590A
Authority: JP
Inventors: 毅名知
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-07-04
Also published as: JP2004036547A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば半導体製品や電子部品等の製造工程において表面処理等を行う場合に、処理チェンバー内より吸い込まれたガスが、真空ポンプの運転を危うくするガス状の成分を含有しているようなガスを排気するための、吸気口と排気口とを備えたオイルフリーの縦置スクリュー式ドライ真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製品の製造プロセスにおいて、被処理体の表面にポリＳｉ膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等の膜を形成するための化学気相成長装置（ＣＶＤ）やエッチング装置等の反応ガスを流して表面処理を行う装置がある。
【０００３】
例えば化学気相成長装置（ＣＶＤ）は反応室、この反応室内を加熱するためのヒータ、前記反応室の下側に設けられた炉口フランジ、炉口フランジに接続された原料ガス供給系、前記反応室の室内頂部に接続される排気系からなり、多数の被処理体を登載した石英ボートを反応室内の所定位置に収納し、反応室内を減圧下及び加熱下で原料ガス供給系よりＳｉＨ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＮＨ３などの原料ガスを供給し、被処理体表面にポリＳｉ膜、シリコン窒化膜等の反応生成膜を形成させるものである。
【０００４】
上記の化学気相成長装置（ＣＶＤ）やエッチング装置には、真空チャンバの内部に配置されたウエハに向けて半導体製造を行うのに必要なガスを流してウエハに対する処理を行うが、真空チャンバ内の処理後のガスは、全て真空ポンプで真空チャンバから吸気された後、ポンプ出口を通って大気もしくは処理装置へ排気されていた。
【０００５】
半導体製造プロセスにおいては、プロセスチェンバー内に油分子が漏洩するのを嫌うため、オイルフリーのドライ真空ポンプが用いられる。従来、このような半導体製造装置用真空ポンプとしては排気効率を上げるためにスクリュー式ポンプやターボ分子ポンプ等のドライ真空ポンプを単体で使用する以外にも、複数のポンプを組合せた多段式真空ポンプが用いられている。スクリュー式ドライ真空ポンプは図５に示すように、ケーシング１０の中に２本の平行なシャフト１，２が支持され、これには互いに噛合うスクリュー溝を有するスクリューロータ３，４が固着されている。一方のシャフト１はモータ５によって回転駆動され、この回転はシャフト１の一端に形成されたギア６により他のシャフト２に伝達される。ケーシング１０には、吸込ポート７及び吐出ポート８を備えている。以上の構成によりスクリューロータ３，４を同期して反転させることにより、スクリューロータ３，４とケーシング１０に閉じ込めた気体を回転により軸方向に移動して排気する。
該スクリュー形真空ポンプの作用は、吸込ポート７からロータ内へ気体を吸入する吸込過程と、ロータ内部で気体を移送する移送過程と、吐出ポート８から気体を吐出する吐出過程とからなっている。
【０００６】
これらの過程中において真空チャンバー内で生成された反応生成物の塊がポンプ内に侵入することが問題になってくるが、前記反応生成物の形成は、ガス成分同士の化学的な反応、表面におけるガス成分の反応および／または触媒効果に基づいて行われ得る。このような化学的な反応の他に、圧力上昇または冷却に基づく凝集状態変化によっても固形物形成が生じ得る。
【０００７】
また、従来の縦置きのスクリュー式ドライ真空ポンプは通常真空チェンバーの真下に置かれるので、図５に示すように、コンダクタンスを上げるために吸気口７はスクリューロータ３，４を片持ちにし、ハウジングの天井部分に設けられていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、半導体製造装置においては、ウエハの大口径化や生成膜の高品質化のために多量のガスを使用する傾向にある。半導体製造装置の真空チャンバに導入されるガスは、その一部が反応に寄与しているだけであり、残りの大部分は未反応のまま排出されてしまっている。残った反応生成ガスは真空チェンバー内や排気管等の壁面に堆積し、塊となって剥がれ落ちる場合がある。スクリュー式ドライ真空ポンプはスクリューロータ間及びスクリューロータとハウジング間の隙間が数十μｍと非常に狭くなっているため排気室内に前記反応生成物の塊が落下した場合、前記隙間に入り込んで真空ポンプが止まってしまうという問題が発生した。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、反応生成ガスが固体化して生成される反応生成物の塊が排気室内に落下してしまうために生じる不良による稼働停止を無くしメンテナンス期間を長くすることができる縦置スクリュー式真空ポンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題を解決するためにハウジング内に設けられるロータ室に互いに噛合う一対のスクリューロータを回転自在に設け、ハウジング内壁と前記スクリューロータの噛合い歯部で形成される気体の移送室を形成するとともに移送室に連通する吸気口と排気口を有し、ロータの回転により前記吸気口から前記移送室へ気体を吸入し、前記移送室で気体をロータの軸方向へ移送し、前記排気口から気体を排出する生成物の形成されるガスを排気するための半導体製造装置用縦置きスクリュー式真空ポンプにおいて、前記吸気口をスクリューロータ軸に垂直な方向のハウジングの側面部に形成して吸気口から生成物が排気室内に直接落下しない配置とし、前記吸気口近傍に生成物を蓄積するための溝形式のトラップを設けたことを特徴とする。このような構成にすることによりコンダクタンスを落とすことなくさらに真空ポンプの軸方向長を長くすることなく真空チェンバー内で生成された反応生成物の塊が排気室内に落下することを防ぐことができる。
生成物トラップとしては溝と共に吸気口に網状のカバーをすることや配管の吸気口近傍に生成物を貯めるための溝を設けたものがある。前記生成物とラップを取り外し可能にしておけばポンプを分解することなく容易に生成物を除去することができる。
【００１２】
また、前記吸気口の位置をハウジングの吸気側最端部を少なくとも一部含む位置に形成したことを特徴とする。従って、排気室が形成できないハウジングの最端部も含めて吸気口をあけることにより、より大きな吸気口を開口することができ生成物に対してより詰まりずらくできる。
【００１３】
前記吸気口と前記排気口がハウジングの対称面に形成されていることを特徴とする。このような構成にすることにより排気口及び吸気口をスクリューロータの軸垂直方向に形成することができ、縦置スクリュー式真空ポンプのスクリュー軸方向長を長くしないようにできる。
【００１５】
前記溝形式のトラップは取り外し可能にＯリング等を介して配管に固定されていることを特徴とする。このような構成にすることにより、生成物を蓄積するための溝形式のトラップに溜まった生成物を除去するためにメンテナンスも容易にできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の実施形態に係る縦置スクリュー式真空ポンプを示す図である。
【００１７】
図１は本実施例における真空ポンプの概略の内部構造を示す要部正面断面図である。吸気口１０１ａおよび排気口４０１を形成したハウジング１０１と、このハウジング１０１内に所定のクリアランス（微小隙間）をもって非接触噛合状態で互いに噛み合うよう平行に収納されたスクリューロータ１０２、１０３と、これらハウジング１０１およびスクリューロータ１０２、１０３の間に介装された軸受１０４、１０５、１０６及び１０７、軸穴封止用のシール部材１０８、１０９、１１０及び１１１と、両ロータ１０２、１０３を逆方向に同期回転させるようスクリューロータ１０２、１０３に一体的に装着された同期歯車１１３、１１４およびロータ１０３の一端に連結されたモータ等の駆動手段１１５と、を具備している。
【００１８】
スクリューロータ１０２、１０３とは、ハウジング１０１の内壁面１０１ｉに対して所定のクリアランス、例えば５０ミクロンの隙間を隔てる外径寸法および軸方向長さを有しており、ハウジング１０１と両スクリューロータ１０２、１０３との間には、スクリューロータ１０２、１０３の噛合部分で互いに仕切られ、かつスクリューロータ１０２、１０３の回転によって回転軸の軸方向に移送される複数の螺旋形状の作業室が形成されている。
【００１９】
図２は図１の真空ポンプの側面図であり、吸気口１０１ａはスクリューロータ軸に垂直な方向のハウジングの側面に形成している。すなわち、図２に示すようにハウジングの側面のスクリューに面している最上部に吸気口１０１ａを設けることにより、吸気管内に堆積した反応生成物が剥がれて塊となって落ちてきても排気室内に直接落下することはなく、反応生成物の塊が排気室に落下することにより真空ポンプが止まってしまう不良を防ぐことができる。ハウジング１０１内壁とスクリューロータ１０２，１０３の噛合い歯部とで、移送室１０１ｃが形成されている。吸気口１０１ａの開口面積は移送室１０１ｃの面積以下としている。移送室の面積とはスクリューロータが一回転した時移送される量に相当する一部屋のうち、スクリュー軸線に対して直角方向から見たその一部屋の面積を言う。また、吸気口の位置はスクリューロータの吸気側最短部を含む位置に形成している。吸気口の形状は、移送室がスクリューロータの吸気側端部の歯部によって閉じられる瞬間より前に、移送室と吸気口との連通が遮断されるような形状となっている。また吸気口１０１ａの直前部１２０に網状の生成物トラップを置くことにより配管１２１内に落ちてきた生成物の塊が該配管内を流れる排気ガスに流されて排気室内に侵入することを防ぐことができる。また、吸気口１０１ａに接続されている配管１２１に生成物を貯めるための貯蔵室３０１からなる生成物トラップを設けて該溝に生成物を蓄積して排気室内へ侵入しないようにすることもできる。前記生成物トラップ３０１は取り外し可能にＯリング等を介して配管１２１に固定することもでき、前記生成物トラップ３０１に溜まった生成物を除去するためにメンテナンスも容易にできる。
吸気口と排気口とは、一対のスクリューロータの各回転軸線を通る平面に対して、略対称の位置に形成されている。
【００２０】
以上説明したように本発明によれば以下のような効果が得られる。
請求項１によれば、吸引部をスクリューロータ軸に垂直な方向のハウジングの側面部に形成したのでコンダクタンスを落とすことなくさらに真空ポンプの軸方向長を長くすることなく真空チェンバー内で生成された反応生成物の塊が排気室内に落下することを防ぐことができ、さらにガスの流れにより生成物の塊が排気室側に吹き飛ばされたとしても、生成物トラップによりスクリューかみあい部に生成物が侵入するのを防ぐことができる。
【００２５】
請求項２によれば、ポンプを分解することなく容易に生成物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の実施形態の正面図である。
【図２】第１図の側面図である。
【図３】従来のスクリュー式真空ポンプ
【符号の説明】

Claims

ハウジング内に設けられるロータ室に互いに噛合う一対のスクリューロータを回転自在に設け、ハウジング内壁と前記スクリューロータの噛合い歯部で形成される気体の移送室を形成するとともに移送室に連通する吸気口と排気口を有し、ロータの回転により前記吸気口から前記移送室へ気体を吸入し、前記移送室で気体をロータの軸方向へ移送し、前記排気口から気体を排出する生成物の形成されるガスを排気するための半導体製造装置用縦置きスクリュー式真空ポンプにおいて、
前記吸気口をスクリューロータ軸に垂直な方向のハウジングの側面部に形成して吸気口から生成物が排気室内に直接落下しない配置とし、
前記吸気口近傍に生成物を蓄積するための溝形式のトラップを設けたことを特徴とする生成物の形成されるガスを排気するための半導体製造装置用縦置きスクリュー式真空ポンプ。
前記溝形式のトラップは取り外し可能にＯリング等を介して配管に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の生成物の形成されるガスを排気するための半導体製造装置用縦置きスクリュー式真空ポンプ。